Investigation of Combination Characteristic of Damage Location and Intensity in Arch Using Wavelet Coefficient

Arch is a typical complex structure comparing with beam and plate in bridge system. This paper investigates the damage characteristic combining the crack location with the crack intensity in arch. Initially, the first four displacement modes of intact and different damaged arch are simulated and the displacement mode changes are obtained. Next, the wavelet transformation is applied to the displacement mode changes in arch and wavelet coefficients at damage loci are picked. Finally, the damage index including damage location and damage intensity in arch is provided and plotted. The results show that wavelet coefficient module maximum of mode changes can be the damage indicator and is influenced by damage location and damage intensity. The damage indicator is proportional to the damage intensity and present monotonic trend according to damage location which depend on the mode order. At the same time, the large modulus maximum corresponds to small damage combination of location and intensity in the first four modes.

Design, Calculation and Model Test of Zhongshan Bridge

Zhongshan Bridge is a kind of steel arch bridge with a particular space-combined structure. The rationality of design, accuracy of theoretical calculation and reliability of transportation were studied. Its design, FEM calculation of stresses and strains, and model test were introduced in detail. The theoretical analysis and model test verified that the design was reliable and safe. The simulated stresses, rigidity and stability, which are based on the selected loading system and cross-section geometry, satisfy the related design standards. Some of the issues that need to be considered in the real bridge construction were also discussed.

洞桩法地铁车站边桩结构受力机制的模型试验设计

为了方便学生更形象地理解洞桩法地铁车站边桩结构的受力机制,该文以广州地区某洞桩法地铁车站工程为依托,设计了一种简化的洞桩法车站边桩结构模型试验。基于该试验方法,演示分析了边桩结构在洞桩法车站开挖过程中的施工力学行为规律,并对比研究了不同桩型布置参数下的桩后土压力、边桩结构的力学和变形规律。通过该试验,为学生展示了洞桩法边桩结构模型的设计、制作、试验具体操作及数据监测的全过程,从而让学生更好地掌握洞桩法车站边桩结构力学行为演变规律,以及采用不同边桩布置型式的力学行为差异。

托顶煤巷道锚固“梁-拱”结构分类及顶板冲击失稳机制

我国煤矿托顶煤巷道冲击地压频发,且冲击动载下顶板灾害尤为严重。为探究托顶煤巷道顶板锚固结构类型和冲击失稳机制,以陕西某矿301工作面回风巷道大面积冲击垮顶为工程背景,运用相似实验、理论分析及数据统计等方法,分析了托顶煤巷道围岩应力、位移和巷表加速度的动载响应特征,研究了顶煤厚度与支护构件影响下顶板锚固结构的分类特征,探究了弹性波下托顶煤巷道的应力响应机制,提出顶板锚固“梁-拱”结构的冲击失稳机制,评估了301工作面回风巷道的抗冲能力,并提出了相应的抗冲支护优化方案。结果表明:①冲击动载下托顶煤围岩应力和位移等监测数据验证了顶板存在内、外层的梁或拱形锚固结构,因顶煤厚度增加,顶板内层锚固结构存在由“梁”向“拱”的转换;②基于顶煤厚度与支护构件相对关系,将顶板锚固结构划分为薄顶煤的“叠加梁-拱”、厚顶煤的“组合梁-拱”和特厚顶煤的“组合拱”,建立了厚煤梁由“梁”向“拱”转化的临界厚度指标;③顶板锚固梁结构和锚固拱结构的冲击失稳机制为动静载荷下分别达到其拉伸、剪切强度极限后破坏,锚固“梁-拱”结构对冲击载荷的放大效应受其尺寸影响明显;④特厚顶煤的“组合拱”结构中内层拱承载强度较低,可增加锚杆长度提升内层拱厚,对应的“组合拱”结构的承载能力上升明显,与抗冲能力评估结果相符。

窄幅钢箱连续组合梁受力性能有限元分析

为了解决钢-混凝土组合梁负弯矩区开裂以及钢箱受压屈曲问题,提出采用窄幅钢箱连续组合梁对钢-混凝土组合梁进行优化,并在窄幅钢箱连续组合梁桥面翼板的负弯矩区采用超高性能混凝土材料部分替代强度等级为C40的混凝土,形成超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁,进一步优化窄幅钢箱连续组合梁受力性能;采用有限元分析软件ABAQUS建立超高性能混凝土-窄幅钢箱连续组合梁有限元模型,在验证模型适用性的基础上,分析窄幅钢箱连续组合梁的受弯过程,并对窄幅钢箱连续组合梁翼板、钢筋、钢箱云图进行对比。结果表明:窄幅钢箱连续组合梁中混凝土的充填跨度对窄幅钢箱连续组合梁刚度存在一定的影响,超高性能混凝土材料显著改善了翼板的抗裂性能,翼板受拉区损伤面积减小95%以上;当采用超高性能混凝土材料完全替代普通混凝土材料时,窄幅钢箱连续组合梁的刚度、开裂荷载、极限荷载等性能得到较大改善。

结构参数对梁拱协作机理的影响

以西宁祥瑞街大桥为工程背景,该桥为单拱肋下承式连续梁拱组合桥,以力学分析和有限元建模为主线,围绕梁拱协作机理和结构参数两方面进行研究。根据拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的表达式,结合工程背景,绘制各参数(吊杆拱肋等代弯矩刚度比、梁拱截面抗弯刚度比、矢跨比、轴向变形放大系数、边中跨比、边中跨抗弯刚度比)与拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响曲线,分析各参数对拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比的影响。为设计人员在方案设计初期,拟定较为合理的结构参数提供了力学依据。

单拱肋下承式连续梁拱组合桥梁拱协作机理

以单拱肋下承式连续梁拱组合桥西宁祥瑞街大桥为工程背景,基于吊杆力相等假定和膜张力假定,采用结构力学的方法,推导出梁拱组合体系在均布荷载作用下,拱肋分担荷载比、拱梁弯矩比、拱梁变形比表达式,以此揭示梁拱协作机理。采用四次抛物线对吊杆力进行拟合,通过对公式、有限元计算结果进行误差分析,得出吊杆力修正系数,以此减小吊杆力相等假定带来的误差。同理,采用余弦荷载对吊杆力进行拟合,通过对吊杆力公式、膜张力公式计算结果进行误差分析,得出膜张力修正系数,以此减小膜张力假定带来的误差。最终结合吊杆力修正系数和膜张力修正系数,计算出主梁跨中挠度、拱肋跨中挠度以及吊杆力分担外荷载比例的修正系数分别为1.1、1.2、0.9,以此减小公式误差。

上承式梁拱组合钢结构桥梁施工研究

为减少桥梁上部结构自重,获得更大的桥下净空,引入钢结构桥梁建设思路,开展上承式梁拱组合钢结构桥梁施工研究。在明确工程概况,完成对吊装施工方案的比选后,通过拼装支架搭设、施工中的合拢控制、支架预拱度设置与沉降消除、龙门吊安装,完成施工。在此基础上,对新的施工技术进行了总结,以期对同类工程的建设起到一定的借鉴作用。

上海青浦华为1号桥设计

上海青浦华为1号桥为中承式拱梁组合体系,两侧拱肋朝内倾斜74°,拱肋与梁体固结,跨径布置为(47.343+90+41.934)m,拱轴线矢高f=24.9 m,矢跨比为f/l=1/3.61。吊索两侧与斜拱肋对齐布置,共设9组拉索,拉索梁上间距6 m。桥梁不单独设置桥台,梁体两侧均搭在建筑结构上。桥梁拱肋为钢拱,梁体为钢箱梁,梁拱组合,下部结构采用承台桩基础。设计BIM技术进行辅助正向设计,确保结构设计的合理性;采用MIDAS Civil进行结构性能分析,结算表明该桥受力性能满足规范要求。该桥采用先梁后拱的总体施工方案。

基于国外某矿厂码头的结构方案研究

在某矿厂码头工程设计中,利用矿厂采矿废石料回填造陆价格低廉的优势,提出了高桩梁板式结构、钢管板桩组合结构、钢管排桩结构方案并开展分析研究。在高桩梁板式方案中,为减少前方承台与后方陆域距离,采用了一种可以适应较大水深卸荷承台式接岸结构。钢管板桩组合结构和钢管排桩结构虽然均为板桩结构,但相对于钢板桩,钢管桩单桩水上可打性更好,因此分别对其采用了填筑施工围堰的陆上打桩施工方式和打桩船打桩的水上打桩施工方式。最终通过综合技术经济比选,选定了适用于本工程的最优结构方案,为提高钢排桩板桩结构的应用前景提供经验。

如意香河大桥主桥设计

北运河香河段的河道蜿蜒形态,恰似一件寓意吉祥美好的如意,串联着整座香河新城。如意香河大桥主桥设计以“如意”为设计立意,进行了极具地域特色的景观桥型设计。主桥采用三跨抱翅型拱梁组合体系,全长256 m,跨径布置为56.5 m+164.5 m+35 m。主桥外观新颖独特、富有韵律、与结构受力融合一体,去繁就简、舒展大方,标志效应显著,可为类似的景观桥项目设计提供借鉴。主要介绍了该桥的方案设计、总体布置、结构设计、景观设计、BIM应用等内容。

梁拱组合桥总体方案比选设计

以通州通惠河桥为例,选取3种梁拱组合桥总体方案进行比选设计,采用空间有限元分析软件对桥梁上部结构进行整体计算分析,对关键部位的受力性能进行验算。综合考虑建设条件、道路规划、水文地质和现况管线等因素,确定了桥梁布跨形式及桥梁结构体系,最终采用非对称上承式梁拱组合桥方案跨越河道。

多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震分析

为分析多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震性能,结合某多跨径连续梁拱组合体系桥梁实际工程,采用有限元分析软件建立桥梁的地震动力时程分析模型,并根据振动方程获取桥梁结构的地震响应。研究结果显示:一维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为0.079m;多维地震作用下,桥梁结构位移时程响应最大值为1.228m。因此可知,多维地震作用下桥梁结构抗震性能更薄弱,进行多跨径连续梁拱组合体系桥梁的抗震设计时应兼顾横桥向与顺桥向地震作用的影响。

上海哥白尼路川杨河梁拱组合桥设计与研究

哥白尼路川杨河桥位于上海浦东张江高科技园区,跨越川杨河。受规划用地及两岸道路的制约,主桥梁高受限。设计方案采用侧向悬挂多重梁拱组合体系,较好解决了城市桥梁建设中经常遇到的车行和人非过河问题。采用有限元软件进行静力、动力分析及关键部位的精细化分析,验证了结构可靠性;提出“纵向悬浇+横向拼装”的施工工艺,实现了施工快速化和桥梁构件的轻型化。该桥型为国内首次应用,可对设计和施工起到指导作用,为城市桥梁建设提供参考。

一种新形式大跨度拱形梁屋面简析

拱形结构作为一种传统的建筑结构形式,在建筑、桥梁等工程领域得到广泛应用。传统的双层屋面板拱形结构采用先张法预应力双层板形式:下层板为平板,承受拉力;上层板为拱形板,承受压力。但受限于先张法施工方法以及预应力筋等因素,跨度受到了一定的限制,难以实现更大跨度。本文以传统的双层拱形板屋面为基础,结合更高强度的预应力钢筋、混凝土以及后张拉施工方法,探讨了一种更大跨度的拱形梁屋面的设计方案。

少筋微弯板组合梁旧桥检测评估及处治技术

为评估少筋微弯板组合梁桥在运营期间的承载能力,并研究合理的处治方案,以某5×16.8 m的钢筋混凝土Ⅰ型梁+少筋微弯板组合梁桥为研究对象。对该桥外观状况、材质状况进行检测,同时通过承载能力检算、静载试验等进行综合评估,采用综合比对方式确定维修改造方案。结果表明:主梁共计存在239条结构裂缝,裂缝最大宽度为3.14 mm,远超规范限值,上部结构承载能力不满足规范要求,且微弯板梁裂缝仍存在持续扩展的趋势。采用更换上部结构为连续钢箱梁形式,保留下部结构,具有工期短、总投资较低等优点,改造后,桥梁运营状况良好。

大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工技术研究

大跨度梁拱组合钢结构技术工艺成熟,且易于实现,能满足钢结构桥梁项目建设要求。为实现桥梁工程的安全性、经济性,文章对大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工技术进行了研究,从钢梁分段优化、钢箱梁施工、支撑系统施工、吊装施工等环节阐述了该技术施工要点,结合大跨度梁拱组合钢结构桥梁施工问题,提出了施工期间的技术保障策略,旨在提高桥梁结构施工质量,建设高质量精品工程。

在役梁拱组合体系景观桥梁荷载试验分析

为了研究在役梁拱组合体系景观桥梁的承载能力,选取主拱跨中、腹孔主梁跨中和拱肋根部三个截面进行测试,基于三种不同工况进行试验。通过静载试验测得桥梁结构的微应变和挠度,通过脉动试验分析桥梁的振动特性。试验结果表明:桥梁结构的强度、刚度和整体刚度都满足使用要求。试验分析结果可作为桥梁状况评价的依据,也为同类桥梁荷载试验在测试截面选取、测点布设、加载试验、脉动试验等方面提供参考。

西安市三环路系统工程灞河大桥关键技术及创新

西安市三环路系统工程灞河大桥全长1.061 km,包括灞河大桥主道桥、灞河大桥辅道桥及广运潭辅道桥三部分,桥梁总面积为43881 m^(2),概算总额2.197亿元,是陕西省最大的市政跨河桥梁工程。桥梁位于西安市大型旅游开发项目--广运潭之上,在“西部第一水城”--西安市浐灞生态园区内横跨灞河,景观要求很高。总体设计利用三环路设置主辅道的特点,创新性地提出了“主道桥和辅道桥相同跨径、不同高程”的设计思路,主道桥主桥采用(2×50+80+2×50)m下承式钢管混凝土拱梁组合体系,辅道桥主桥采用(25+2×50+80+2×50+25)m的连续箱梁,构思巧妙,在满足主辅道交通功能要求的同时达到了良好的景观效果,可为类似项目提供借鉴。

拱式纵梁码头船舶撞击试验及动力响应特性研究

拱式纵梁码头是一种新型的码头结构,有着跨度大、充分发挥基桩承载能力的优势。该结构适用于外海深水条件,船撞力作用下的码头结构力学性能值得关注。通过实船试验,研究不同靠泊速度、不同压载条件下,船舶靠泊拱式纵梁码头时主要构件的动力响应指标。基于有限元软件,建立船舶碰撞拱式纵梁码头数学模型,并通过物理模型试验验证其正确性。将码头长度、宽度、基桩尺寸、桩长相同的拱式纵梁码头和梁板式高桩码头,用相同的船舶以相同的撞击速度、撞击位置进行船舶撞击数值模拟,分别对动力响应指标进行分析。研究结果表明:拱式纵梁码头有较强的抵抗水平荷载能力,但在基桩与墩台连接处应力集中现象明显,设计时需进行局部加固。研究结果可为拱式纵梁码头在工程中的推广应用提供指导。